[发明专利]一种钢桁梁制造构形确定方法和系统

说明书

本申请涉及一种钢桁梁制造构形确定方法和系统，涉及桥梁施工技术领域，包括：基于桥梁的目标成桥线形获取钢桁梁的各个节点的预设坐标；根据所述目标成桥线形建立有限元模型；基于所述有限元模型计算所述各个节点在恒载作用下的位移；根据所述预设坐标和所述位移计算各个所述节点的无应力坐标，并根据所述无应力坐标确定钢桁梁的制造构形。本申请通过坐标、变形叠加即可直接获取钢桁梁的无应力制造构形，无需按照升降温法求解方程组，有效提高了制造构形的确定效率，且由于该制造构形为无应力构形，其可用于大节段整体焊接结构制造构形的确定，并使得桥梁的实际成桥线形与目标竖曲线保持一致，钢桁梁实际内力与目标成桥内力保持一致。

技术领域

本申请涉及桥梁施工技术领域，特别涉及一种钢桁梁制造构形确定方法和系统。

背景技术

随着大跨度多功能斜拉桥的建设，钢桁梁发展迅速，逐渐作为该类桥梁主梁的优选结构型式。对于铁路桥梁结构而言，列车运营对桥梁线形要求高，成桥后的桥梁线形必须达到总体线形中的竖曲线，而钢桁梁由上弦杆、下弦杆、竖杆和斜杆组成，因此各个杆件的制造构形精准确定是确保桥梁成桥线形的关键。目前，有许多的钢桁梁斜拉桥中的钢桁梁采用大节段(两节间)整体架设，且大节段的所有杆件均在工厂焊接制造。

相关技术中，对于钢箱梁的制造构形通常采用升降温法确定，该方法主要是通过调整上弦杆或下弦杆的无应力长度，使得钢桁梁发生强迫变形，进而控制节点位移达到竖曲线位置，所以升降温法也被称为“带内力起拱”。其中，该方法对于散拼结构而言是可行的，但是，对于大节段整体焊接结构而言是无效的，因为其焊接不允许结构受力，因此升降温法无法应用于大节段整体焊接结构的制造构形的确定；另外，由于钢桁梁斜拉桥的斜拉索会受水平力、横向力作用，使得钢桁梁发生压缩和面外弯曲变形，而目前的钢桁梁制造构形确定方法均未考虑钢桁梁的压缩变形和面外弯曲变形对成桥后的钢桁梁线形的影响，进而导致成桥后的钢桁梁线形与竖曲线不一致。

发明内容

本申请提供一种钢桁梁制造构形确定方法和系统，以解决相关技术中升降温法无法应用于大节段整体焊接结构制造构形的确定以及成桥后的钢桁梁线形与竖曲线不一致的问题。

第一方面，提供了一种钢桁梁制造构形确定方法，包括以下步骤：

基于桥梁的目标成桥线形获取钢桁梁的各个节点的预设坐标；

根据所述目标成桥线形建立有限元模型；

基于所述有限元模型计算所述各个节点在恒载作用下的位移；

根据所述预设坐标和所述位移计算各个所述节点的无应力坐标，并根据所述无应力坐标确定钢桁梁的制造构形。

一些实施例中，所述位移包括水平位移、横向位移和竖向位移，所述预设坐标包括水平坐标、横向坐标和竖向高程坐标。

一些实施例中，所述制造构形包括所述钢桁梁中的各个钢桁梁杆件的无应力长度以及相邻钢桁梁杆件之间的无应力角度。

一些实施例中，在所述根据所述无应力坐标确定所述钢桁梁的制造构形之后，还包括：

根据所述钢桁梁的制造构形确定大节段钢桁梁的制造构形。

一些实施例中，在所述根据所述钢桁梁的制造构形确定大节段钢桁梁的制造构形之后，还包括：根据所述大节段钢桁梁的制造构形控制所述桥梁的实际成桥线形。

第二方面，提供了一种钢桁梁制造构形确定系统，包括：

数据获取模块，其用于基于桥梁的目标成桥线形获取钢桁梁的各个节点的预设坐标；

模型创建模块，其用于根据所述目标成桥线形建立有限元模型；

第一计算模块，其用于基于所述有限元模型计算所述各个节点在恒载作用下的位移；